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氧化物导电薄膜锰酸锶镧(La1-xSrxMnO3,LSM)、钴酸锶镧(La1-xSrxCoO3,LSC)作为铁电薄膜钛酸锶钡(BST)电容器、传感器等的电极材料或缓冲层成为研究热点,广泛应用于微电子学和光电子学。本文采用溶胶—凝胶法在Si(100)基底上制备LSM、LSC导电薄膜,研究了溶胶的性能、组成(La/Sr比)、热处理工艺对导电薄膜性能的影响,并将LSM、LSC薄膜作为BST薄膜的电极材料或缓冲层,研究LSM、LSC薄膜对BST薄膜结构及介电性能的影响。
采用溶胶—凝胶法制备了LSM,研究组成对LSM薄膜性能的影响,结果发现随着Sr含量的增大, LSM的电阻率呈现先减小后增大的趋势,当Sr掺量在0.5时LSM的电阻率达到最小为4.2×10-2Ω·cm。进一步研究La0.5Sr0.5MnO3溶胶中H2O、乙醇/乙酸比对La0.5Sr0.5MnO3薄膜的电阻率影响,结果表明H2O的用量与薄膜电阻率成正比,乙醇/乙酸比与薄膜电阻率成反比,在保证能得到澄清透明溶胶的前提下,当H2O的用量为0ml,乙醇/乙酸比为4:1时,La0.5Sr0.5MnO3薄膜的电阻率最小为3.8×10-2Ω·cm。采用正交实验法研究了预处理温度及退火温度对La0.5Sr0.5MnO3薄膜电阻率的影响规律,结果表明在预处理温度为300℃,退火温度为800℃,时间为600s时得到的La0.5Sr0.5MnO3薄膜电阻率最小,为1.2×10-2Ω·cm。
采用溶胶—凝胶法制备了LSC,研究组成及热处理工艺对LSC薄膜性能的影响规律,结果表明在La/Sr比为1时, LSC的电阻率达到最小,为1.32×10-2Ω·cm。La0.5Sr0.5CoO3的最佳退火温度为750℃,此时得到的La0.5Sr0.5CoO3薄膜的电阻率为1.1×10-3Ω·cm。La0.5Sr0.5CoO3薄膜结晶良好,具有明显的钙钛矿结构,晶粒大小均匀无裂纹空洞等缺陷。
沉积在La0.5Sr0.5MnO3、La0.5Sr0.5CoO3电极上的Ba1-xSrxTiO3薄膜,在x=0.5时,即Ba0.5Sr0.5TiO3具有最大的介电常数,最低的介质损耗。为钙钛矿结构,结晶良好,无空洞裂纹等缺陷。且比沉积在Pt上的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜具有更高的介电常数、更低的介电损耗。其中沉积在La0.5Sr0.5CoO3电极上的BST薄膜具有最大的介电常数和最小的介电损耗。